质子计算机断层扫描图像重建中的全变差超化方案
医学物理
2015-05-20 v1 最优化与控制
摘要
目的：迭代投影重建算法是目前质子计算机断层扫描（pCT）中首选的图像重建方法。然而，由于质子能量歧离和多次库仑散射导致测量数据不一致，重建图像中的噪声会随着迭代次数的增加而增大。在本工作中，我们研究了全变差超化（TVS）方案，该方案可作为算法附加组件应用于pCT图像重建中具有扰动鲁棒性的迭代投影算法。方法：采用块迭代对角松弛正交投影（DROP）算法重建Geant4蒙特卡罗模拟的pCT数据集。研究了两种附加于DROP的TVS方案：第一种在每个周期执行一次超化步骤，第二种在每个块执行一次。还研究了这些方案的简化形式，即省略TVS框架中计算成本较高的可行性接近性检查步骤。分别使用调制传递函数和对比度辨别函数来量化空间分辨率和密度分辨率。结果：与标准DROP算法相比，两种TVS方案均实现了更优的空间和密度分辨率。在每块超化方案中，省略可行性接近性检查改善了图像质量（特别是图像噪声），同时将图像重建时间减半。总体而言，在每块执行超化并省略可行性接近性检查时观察到了最佳的图像质量。结论：TVS实现的低对比度成像有望被纳入我们未来的pCT研究中。
引用
@article{arxiv.1010.1663,
title = {Total variation superiorization schemes in proton computed tomography image reconstruction},
author = {S. N. Penfold and R. W. Schulte and Y. Censor and A. B. Rosenfeld},
journal= {arXiv preprint arXiv:1010.1663},
year = {2015}
}
备注
26pp, Medical Physics, accepted for publication